RU2316074C2 - Electric switch power supply - Google Patents
Electric switch power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2316074C2 RU2316074C2 RU2005111544/09A RU2005111544A RU2316074C2 RU 2316074 C2 RU2316074 C2 RU 2316074C2 RU 2005111544/09 A RU2005111544/09 A RU 2005111544/09A RU 2005111544 A RU2005111544 A RU 2005111544A RU 2316074 C2 RU2316074 C2 RU 2316074C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- switch
- power supply
- power
- supply system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
- H01H47/007—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current with galvanic isolation between controlling and controlled circuit, e.g. transformer relay
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Relay Circuits (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способу обеспечения питания электрического выключателя в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Изобретение относится также к системе питания для электрического выключателя в соответствии с ограничительной частью пункта 2 формулы изобретения.The invention relates to a method for providing power to an electric switch in accordance with the preamble of
Уровень техникиState of the art
В решении по изобретению электрический выключатель является электромеханическим выключателем, таким как релейный выключатель, полупроводниковый выключатель и/или их комбинация, например, он может быть выполнен в виде параллельно соединенных релейного и полупроводникового выключателей, образующих симистор. Электрические выключатели такого типа используются для включения и выключения электроприборов, в частности осветительных приборов, которые подключены к источнику переменного тока, например к сети переменного тока, и управляются, например, с помощью таймера, датчика сумерек или датчика движения объекта. Электромеханические выключатели, такие как релейный выключатель, пригодны для использования с нагрузкой всех типов, то есть как с активной нагрузкой, так и емкостной и индуктивной нагрузкой. Когда параллельно релейному выключателю подсоединен полупроводниковый выключатель с образованием симистора, токи нагрузки могут быть повышены для нагрузки всех типов, так что они могут быть равны номинальному току релейного выключателя.In the solution according to the invention, the electrical switch is an electromechanical switch, such as a relay switch, a semiconductor switch and / or a combination thereof, for example, it can be made in the form of parallel connected relay and semiconductor switches forming a triac. Electric switches of this type are used to turn on and off electrical appliances, in particular lighting fixtures, which are connected to an alternating current source, for example to an alternating current network, and are controlled, for example, by means of a timer, twilight sensor or object motion sensor. Electromechanical switches, such as a relay switch, are suitable for use with all types of loads, that is, with both active loads and capacitive and inductive loads. When a semiconductor switch is connected in parallel with the relay switch to form a triac, the load currents can be increased for all types of loads, so that they can be equal to the rated current of the relay switch.
Приборы, то есть нагрузки, к которым подача энергии переменного тока регулируется посредством электрического выключателя, выполнены таким образом, что они включаются по двум фазам, то есть фазам токонесущего провода и нулевого провода (земли). При этом питание управляющего блока и, возможно, также самого электрического выключателя обеспечивается непосредственно от сетевого источника, то есть между токонесущим и нулевым проводами. Однако нулевой провод сети не всегда доступен. Он может отсутствовать, например, в скрытой электропроводке, в настенных розетках, предназначенных для выключателей и не имеющих нулевого провода. В этом случае, если питание электрического выключателя и его управляющего блока выполнено обычным образом, должен быть подведен нулевой провод.The devices, that is, the loads to which the AC power supply is regulated by an electric switch, are designed in such a way that they are switched on in two phases, that is, phases of the current-carrying wire and the neutral wire (earth). In this case, the power supply to the control unit and, possibly, also to the electric switch itself is provided directly from the mains source, that is, between the current-carrying and neutral wires. However, the neutral wire of the network is not always available. It may be absent, for example, in hidden electrical wiring, in wall outlets designed for switches and without a neutral wire. In this case, if the power supply of the electric switch and its control unit is performed in the usual way, a neutral wire must be connected.
В том случае, когда для питания может использоваться только токонесущий провод, проблема заключается в том, что для функционирования управляющего блока, а зачастую и самого электрического выключателя необходима электроэнергия как во включенном положении выключателя, то есть когда он находится в проводящем состоянии, и в выключенном положении, когда выключатель находится в непроводящем состоянии. Поскольку через электрический выключатель проходит только одна фаза, отсутствует опорный потенциал, то есть потенциал Земли, для создания разности напряжений и обеспечения на его основе питания электрического выключателя и его управляющего блока.In the case where only a current-carrying wire can be used for power, the problem is that for the control unit, and often the electric switch itself, to function, electricity is needed both in the on position of the switch, that is, when it is in a conductive state and in the off state position when the circuit breaker is in a non-conductive state. Since only one phase passes through the electric switch, there is no reference potential, that is, the potential of the Earth, to create a voltage difference and provide on its basis the power of the electric switch and its control unit.
Из уровня техники, US 4713598, известен релейный выключатель, в котором питание усилителя пассивного инфракрасного датчика, подсоединенного к управляющему блоку релейного выключателя, реализовано без нулевого провода с использованием только токонесущего провода. При этом релейный выключатель служит в качестве так называемого двухпроводного выключателя. Релейный выключатель подсоединен к сети переменного тока последовательно с нагрузкой и первичной обмоткой трансформатора тока. Когда релейный выключатель находится во включенном положении, то есть в проводящем состоянии, переменное напряжение первичной обмотки трансформатора выпрямляется с получением постоянного напряжения, требуемого для питания усилителя. Когда релейный выключатель находится в выключенном положении, то есть не пропускает через себя ток, напряжение на выключателе выпрямляется, и обеспечивается рабочее напряжение, требуемое для усилителя.In the prior art, US 4713598, a relay switch is known in which the power of the passive infrared sensor amplifier connected to the control unit of the relay switch is realized without a neutral wire using only a current-carrying wire. In this case, the relay switch serves as the so-called two-wire switch. The relay switch is connected to the AC mains in series with the load and the primary winding of the current transformer. When the relay switch is in the on position, that is, in the conductive state, the alternating voltage of the primary winding of the transformer is rectified to obtain the constant voltage required to power the amplifier. When the relay switch is in the off position, that is, it does not pass current through itself, the voltage at the switch is rectified, and the operating voltage required for the amplifier is provided.
Когда релейный выключатель находится во включенном положении, и ток нагрузки проходит через выключатель, падение напряжения на первичной обмотке трансформатора незначительно по сравнению с напряжением на нагрузке. Обычно падение напряжения составляет порядка 1% от напряжения нагрузки. Падение напряжения на первичной обмотке трансформатора преобразуется в трансформаторе в высокое вторичное напряжение на вторичной обмотке. Это вторичное напряжение полностью или частично выпрямляется диодом, с помощью которого получают выпрямленный ток для усилителя, при этом для диода предусмотрен перепускной конденсатор в качестве фильтра напряжения. В качестве примера число витков первичной и вторичной обмоток W1, W2 трансформатора может составлять W1=45 и W2=2000 для нагрузки в 60 Вт. Кроме того, первичная обмотка содержит также несколько промежуточных отводов для регулирования отношения чисел витков в соответствии с нагрузкой.When the relay switch is in the on position and the load current passes through the switch, the voltage drop across the primary winding of the transformer is negligible compared to the voltage at the load. Typically, the voltage drop is about 1% of the load voltage. The voltage drop across the primary side of the transformer is converted into a high secondary voltage across the secondary side of the transformer. This secondary voltage is fully or partially rectified by the diode, with which a rectified current is obtained for the amplifier, and a bypass capacitor is provided for the diode as a voltage filter. As an example, the number of turns of the primary and secondary windings W1, W2 of the transformer can be W1 = 45 and W2 = 2000 for a load of 60 watts. In addition, the primary winding also contains several intermediate taps for regulating the ratio of the number of turns in accordance with the load.
Недостаток данного решения состоит в том, что из-за большого числа витков трансформатор получается громоздким и занимает много места. Трансформатор такого типа трудно устанавливать в ограниченном пространстве, например, в коробках электрических выключателей или подобных электроприборах.The disadvantage of this solution is that due to the large number of turns the transformer is bulky and takes up a lot of space. A transformer of this type is difficult to install in a limited space, for example, in boxes of electrical switches or similar electrical appliances.
Другая проблема известного решения состоит в том, что ограничена величина нагрузки, которая подключается последовательно трансформатору. Обычно трансформаторы рассчитаны на невысокие нагрузки, такие как 60 Вт, как указано в примере, приведенном в упомянутом патенте США. Если такой трансформатор использовать для более высоких нагрузок, его размеры значительно увеличиваются.Another problem of the known solution is that the load that is connected in series with the transformer is limited. Typically, transformers are designed for low loads, such as 60 watts, as indicated in the example given in the aforementioned US patent. If such a transformer is used for higher loads, its size will increase significantly.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков известных источников питания для электрического выключателя. Другой задачей изобретения является создание новой системы питания для электрического выключателя, в особенности подходящей для подачи энергии на выключатель, установленный в монтажной коробке системы электропроводки, в частности, в выполненном в стене гнезде.The problem to which the present invention is directed is to eliminate the disadvantages of known power sources for an electric switch. Another object of the invention is the creation of a new power system for an electric switch, especially suitable for supplying energy to a switch installed in the mounting box of the wiring system, in particular, in a socket made in the wall.
Способ обеспечения питания электрического выключателя в соответствии с изобретением характеризуется признаками пункта 1 формулы изобретения. Система питания для электрического выключателя в соответствии с изобретением характеризуется признаками пункта 2 формулы изобретения. В зависимых пунктах охарактеризованы предпочтительные примеры выполнения системы питания по изобретению.A method of providing power to an electric switch in accordance with the invention is characterized by the features of
Согласно способу по изобретению для обеспечения питания электрического выключателя выключатель включен в линию тока между источником переменного тока, предпочтительно сетью переменного тока, и нагрузкой для прерывания или подачи на нее энергии, при этом выключатель также соединен последовательно с первичной цепью трансформатора, так что электроэнергия, необходимая для управляющего блока выключателя и, возможно, для самого выключателя, отбирается в обход выключателя при его нахождении в выключенном положении и от вторичной цепи трансформатора через выпрямитель при нахождении выключателя во включенном положении, когда энергия подается на нагрузку. Согласно изобретению трансформатор выполнен с возможностью функционирования таким образом, что он насыщается на каждом полуцикле тока сети, а пики насыщения вторичного напряжения вторичной цепи трансформатора выпрямляются для получения энергии постоянного тока при нахождении выключателя во включенном положении.According to the method of the invention, to provide power to the electric switch, the switch is connected to a current line between an AC source, preferably an AC network, and a load for interrupting or supplying energy to it, the switch being also connected in series with the primary circuit of the transformer, so that the electric power needed for the control unit of the switch and, possibly, for the switch itself, is taken to bypass the switch when it is in the off position and from the secondary circuit trans formator through the rectifier when the switch is in the on position, when energy is supplied to the load. According to the invention, the transformer is configured to operate in such a way that it saturates on each half-cycle of the network current, and the saturation peaks of the secondary voltage of the secondary circuit of the transformer are rectified to obtain direct current energy when the switch is in the on position.
Преимущество изобретения заключается в том, что трансформатор, работающий в режиме насыщения, может быть выполнен с небольшими размерами. Число витков трансформатора может быть небольшим, в особенности число витков первичной обмотки. В этом случае размеры трансформатора также значительно меньше размеров обычно используемых трансформаторов. Это особенно важно в тех случаях, когда электрический выключатель, трансформатор и вспомогательный управляющий блок должны быть установлены в небольшом пространстве, в частности, в коробке системы электропроводки.An advantage of the invention is that a transformer operating in saturation mode can be made with small dimensions. The number of turns of the transformer may be small, in particular the number of turns of the primary winding. In this case, the dimensions of the transformer are also significantly smaller than the sizes of commonly used transformers. This is especially important in cases where the electrical switch, transformer and auxiliary control unit must be installed in a small space, in particular, in the box of the wiring system.
Другое преимущество изобретения состоит в том, что один трансформатор может быть использован для широкого диапазона нагрузок, такого как 25 Вт - 3,7 кВт. В этом случае токи нагрузки могут составлять от 100 мА до 16 А.Another advantage of the invention is that one transformer can be used for a wide range of loads, such as 25 W - 3.7 kW. In this case, the load currents can be from 100 mA to 16 A.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:Next, with reference to the accompanying drawings will be described in detail examples of the invention. In the drawings:
фиг.1 изображает принципиальную схему электрического выключателя с питанием, осуществляемым в соответствии с изобретением,figure 1 depicts a schematic diagram of an electric switch with power, carried out in accordance with the invention,
фиг.2 изображает принципиальную схему электрического выключателя в другом примере выполнения с питанием, осуществляемым в соответствии с изобретением,figure 2 depicts a schematic diagram of an electric switch in another example of execution with power, carried out in accordance with the invention,
фиг.3 изображает схему практического осуществления питания электрического выключателя,figure 3 depicts a diagram of the practical implementation of the power of the electric switch
фиг.4А и 4В изображают диаграммы вторичных напряжений трансформатора для двух различных нагрузок.4A and 4B are diagrams of the secondary voltages of a transformer for two different loads.
Для обозначения аналогичных элементов на чертежах использованы одинаковые позиции.To denote similar elements in the drawings used the same position.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Изобретение относится к источнику питания для электроуправляемого выключателя 1, такого как электромеханический выключатель и/или полупроводниковый выключатель, через который проходит только один электропровод.The invention relates to a power source for an electrically controlled
Как показано на фиг.1 и 2, электрический выключатель 1 включен в линию тока, например, электропровод J, между источником Е переменного тока, предпочтительно однофазной сети переменного тока, и нагрузкой L. С помощью электрического выключателя 1 питание нагрузки L от источника Е прерывается и, соответственно, подается, в зависимости от того, находится ли выключатель в выключенном положении а или включенном положении k. Электрический выключатель 1 устанавливается в выключенное или включенное положения с помощью управляющего блока 2. Предпочтительно, чтобы на управляющий блок 2 поступала внешняя функциональная команда (показана стрелками на фиг.1 и 2).As shown in FIGS. 1 and 2, an
Система питания для электрического выключателя 1 содержит трансформатор 3 тока, выпрямитель 4 и источник 5 постоянного тока. Первичная цепь W1 трансформатора 3 соединена последовательно с электрическим выключателем 1. Питание, потребляемое электрическим выключателем 1 и управляющим блоком 2, обеспечивается источником 5 постоянного тока в обход электрического выключателя 1, когда он находится в выключенном положении а, а сетевой источник питания отключен, и от вторичной цепи W2 трансформатора 3 через выпрямитель 4, когда выключатель находится во включенном положении k, а переменный ток от источника Е переменного тока подается на нагрузку L.The power system for the
Согласно изобретению при функционировании трансформатора 3 его насыщение происходит на каждом полуцикле тока сети.According to the invention, when the
В идеальном трансформаторе отношение величин тока в первичной и вторичной цепях обратно пропорционально отношению числа витков первичной и вторичной обмоток или цепей. На практике величина тока намагничивания создает разницу в этих отношениях. Для того чтобы по возможности точно выдерживать отношение токов в первичной и вторичной цепях, должно сводиться к минимуму искажение от тока намагничивания, то есть величина тока намагничивания должна быть как можно меньшей. Чем больше индуктивность намагничивания, тем меньше ток намагничивания. Величина индуктивности намагничивания зависит от числа витков обмотки, размеров трансформатора и материала сердечника. В конструкциях стандартных трансформаторов величина тока намагничивания не превышает 3% от измеряемого рабочего тока.In an ideal transformer, the ratio of current values in the primary and secondary circuits is inversely proportional to the ratio of the number of turns of the primary and secondary windings or circuits. In practice, the magnitude of the magnetization current creates a difference in these relationships. In order to accurately withstand the ratio of currents in the primary and secondary circuits, distortion from the magnetization current should be minimized, that is, the magnitude of the magnetization current should be as small as possible. The larger the magnetization inductance, the lower the magnetization current. The magnitude of the magnetization inductance depends on the number of turns of the winding, the size of the transformer and the core material. In standard transformer designs, the magnetization current does not exceed 3% of the measured operating current.
В обычном трансформаторе величина вторичного напряжения U не превышает величины порогового напряжения Uk=1 В, поскольку высокое вторичное напряжение повышает величину тока I намагничивания:In a conventional transformer, the secondary voltage U does not exceed the threshold voltage U k = 1 V, since a high secondary voltage increases the magnitude of the magnetization current I:
Uk=L×(di/di)↔di=(dt×U)/L, гдеU k = L × (di / di) ↔di = (dt × U) / L, where
L - индуктивность трансформатора.L is the transformer inductance.
По этой причине вторичная обмотка трансформатора соединена с нагрузочным резистором, имеющим низкое сопротивление, так что с помощью этого резистора величина вторичного напряжения U ограничивается до требуемой величины.For this reason, the secondary winding of the transformer is connected to a load resistor having a low resistance, so that with this resistor the magnitude of the secondary voltage U is limited to the desired value.
Как уже было упомянуто, в источнике питания по изобретению обеспечивается насыщение трансформатора 3. В этом случае вторичные напряжения U не ограничиваются, как в известном трансформаторе, а число слоев обмотки выбирается низким. Оба этих обстоятельства повышают величину тока намагничивания настолько, что трансформатор насыщается.As already mentioned, the
В качестве материала сердечника трансформатора 3 выбирают материал с высоким коэффициентом магнитной проницаемости Р. К таким материалам относятся, среди прочих, чистое железо (Р=180000) и некоторые сплавы железа с никелем, такие как пермаллой (Р=100000). Одним из имеющихся на рынке материалов, пригодных в качестве материала для сердечника трансформатора, является материал марки NANOPERM™. Плотность потока насыщения этого материала составляет 1,2 Т, а максимальная магнитная проницаемость - 80000. Число витков в первичной обмотке W1 трансформатора 3 равно или меньше 10. Кроме того, сечение провода первичной обмотки выбирается равным по меньшей мере 0,75 мм2, чтобы обеспечить возможность работы трансформатора с сильными токами, порядка 10 А. Число витков во вторичной обмотке W2 трансформатора 3 выбирается равным или больше 200. Предпочтительно также выполнение сердечника трансформатора в виде тороидального кольца.As the core material of the
В качестве примера ниже приведен расчет максимальной величины синусоидального вторичного напряжения U на вторичной обмотке W2, при котором трансформатор 3 не насыщается.As an example, below is the calculation of the maximum value of the sinusoidal secondary voltage U on the secondary winding W2, at which the
Максимальное потокосцепление трансформатора равно:The maximum flux linkage of the transformer is equal to:
λmax=N×AC×BS,λ max = N × A C × B S ,
гдеWhere
СердечникаCore
λmax≈8,64×10-3 B·c.λ max ≈8.64 × 10 -3 B s.
С другой стороны, максимальное потокосцепление может быть вычислено также из интеграла синусоидального вторичного напряжения:On the other hand, the maximum flux linkage can also be calculated from the integral of the sinusoidal secondary voltage:
где Where
Umax - пиковая величина вторичного напряжения иU max - peak value of the secondary voltage and
ω - угловая частота 2πf.ω is the angular frequency 2πf.
В данном случае получаемая величина максимального потокосцепления должна быть равна λmax, то естьIn this case, the obtained maximum flux linkage should be equal to λ max , i.e.
2×Umax/ω=λmax↔Umax=λmaxπf=8,64×10-3B·c×3,14×50 Гц≈1,36 В2 × U max / ω = λ max ↔ U max = λ max πf = 8.64 × 10 -3 V · c × 3.14 × 50 Hz ≈ 1.36 V
Как видно на фиг.4А и 4В, которые будут описаны далее, при минимальной нагрузке трансформатора 3 пиковая величина вторичного напряжения составляет по меньшей мере 9 В, что явно выше, чем полученная расчетная максимальная величина 1,36 В синусоидального вторичного напряжения. Следовательно, трансформатор 3 насыщается при данных исходных величинах.As can be seen in FIGS. 4A and 4B, which will be described later, with a minimum load of
Другой пример системы питания для электрического выключателя 1 показан на фиг.2. В этом случае электрический выключатель 1 содержит в качестве переключающего элемента релейный выключатель 11, возможно, бистабильный релейный выключатель. Для бистабильного релейного выключателя электропитание требуется только при изменении его состояния из проводящего на непроводящее и наоборот, так что он экономичен в отношении энергопотребления. В данном примере выполнения вторичная обмотка W2 трансформатора 3 содержит две последовательные обмотки W2a, W2b. В системе предусмотрено два выпрямителя 4а, 4b, предпочтительно двухполупериодных выпрямителя. Вход первого выпрямителя 4а соединен с концами только первой обмотки W2a, а вход второго выпрямителя 4b соединен с концами как первой, так и второй вторичной обмоток W2a, W2b. Источник 5 постоянного тока содержит два конденсатора С1, С2, при этом первый конденсатор С1 соединен с выходом первого выпрямителя 4а, а второй конденсатор С2 соединен с выходом второго выпрямителя 4b.Another example of a power system for an
Источник Е переменного тока, такого как однофазный ток сети, подключен через релейный выключатель 11 электрического выключателя к нагрузке L и занулен через нагрузку с образованием цепи, которая может быть замкнута или разомкнута посредством релейного выключателя. Когда релейный выключатель 11 электрического выключателя находится в выключенном положении, то есть он не проводит ток, имеет место высокий импеданс. В этом положении электрическая энергия для функционирования компонентов электрического выключателя генерируется низким током, проходящим через нагрузку L. Для этой цели источник 5 постоянного тока содержит понижающую цепь 51, которая соединена с релейным выключателем 11 и первичной обмоткой W1 трансформатора 3. В понижающей цепи 51 основное напряжение Е сети преобразуется в соответствующее низкое функциональное напряжение, обеспечивающее заряд конденсаторов С1 и С2. От конденсатора С1 мощность подается на управляющий блок 2 электрического выключателя. В конденсаторе С2 аккумулируется энергия, необходимая для изменения состояния релейного выключателя 11. Когда релейный выключатель 11 находится в стабильном состоянии, конденсатор С2 заряжается только собственным очень низким начальным током утечки.An alternating current source E, such as a single-phase mains current, is connected through a
От управляющего блока 2 электрического выключателя команда на перевод релейного выключателя 11 во включенное положение, то есть в проводящее состояние, подается соответствующим управляющим импульсом. Управляющий блок 2, в свою очередь, управляется, например, с помощью внешнего датчика, такого как пассивный инфракрасный датчик PIR, или таймера. В проводящем состоянии релейный выключатель 11 имеет низкое сопротивление. При включении релейного выключателя 11 ток нагрузки начинает проходить через релейный выключатель 11, и напряжение на электрическом выключателе падает практически до нуля. Напряжение на конденсаторе С2 понижается по сравнению с более ранним значением, так как релейный выключатель 11 потребляет энергию. Напряжение на конденсаторе С1 начинает падать, так как управляющий блок 2 заряжает его непрерывно. Одновременно с началом пропускания тока через релейный выключатель начинает функционировать трансформатор 3. Поскольку вторичные обмотки W2a и W2b трансформатора 3 соединены последовательно, напряжение на конденсаторе С2 устанавливается по существу на уровне суммы напряжений, получаемых от вторичных обмоток (за вычетом потерь напряжения в двухполупериодном выпрямителе 4b). Соответственно, напряжение на конденсаторе С1 устанавливается на уровне напряжения, получаемого от первой вторичной обмотки W2a (за вычетом потерь напряжения в двухполупериодном выпрямителе 4а). С течением времени достигается баланс напряжения, когда ток утечки конденсатора С2 равен току зарядки от трансформатора 3. При этом напряжение на конденсаторе С2 остается достаточно высоким, чтобы обеспечить возможность перевода релейного выключателя 11 электрического выключателя в выключенное положение. Напряжение на конденсаторе С1 остается на уровне, достаточном для поддержания работы электрического выключателя.From the
Следующая команда на перевод релейного выключателя 11 в выключенное положение подается от управляющего блока в виде соответствующего управляющего импульса. При этом управляющий блок 2, в свою очередь, управляется от внешнего устройства, как было указано выше. Прохождение тока нагрузки отсекается. Теперь на электрическом выключателе снова напряжение сети. Напряжение на конденсаторе С2 может слегка снизиться, но конденсаторы начинают немедленно заряжаться через понижающую цепь 51. Напряжение на конденсаторе С1 поддерживается его зарядкой подобным образом.The next command to transfer the
Третий пример системы питания для электрического выключателя 1 показан на фиг.3. В этом случае электрический выключатель 1 содержит в качестве выключающего элемента релейный выключатель 11, а именно бистабильный релейный выключатель, и соединенный параллельно с ним двухходовой полупроводниковый выключатель 12 - в данном примере выполнения симистор. В остальном электрический выключатель по фиг.3 и источник его питания аналогичны электрическому выключателю и источнику питания по фиг.2. Полупроводниковый выключатель 12 выполнен таким образом, что проводит ток, когда контакты релейного выключателя 11 размыкаются и замыкаются, что предотвращает пичковый режим контактов релейного выключателя 11. С помощью полупроводникового выключателя 12 может также осуществляться так называемое нулевое переключение. Это означает, что электропитание нагрузки всегда включается и выключается на нулевой точке напряжения сети. Преимущество данного решения состоит в том, что оно дает возможность переключать и управлять с помощью электрического выключателя всеми типами нагрузки: активной, емкостной и индуктивной нагрузкой.A third example of a power system for an
В принципе электрический выключатель и источник его питания по фиг.3 действуют так же, как и в примере выполнения по фиг.2, поэтому описание их работы может быть заменено ссылкой на приведенное выше описание. Электрический выключатель по фиг.3 показан для иллюстрации нескольких предпочтительных примеров выполнения соединительных цепей для конденсаторов С1, С2 и для понижающей цепи 51. Управляющий блок 2 также показан в виде двух контуров: собственно управляющий блок 2а и блок 2b питания выключающих компонентов 11, 12. В этом примере выполнения управляющий блок также управляется сигналами, получаемыми от пассивного инфракрасного датчика PIR.In principle, the electric switch and its power source of FIG. 3 operate in the same way as in the embodiment of FIG. 2, therefore, a description of their operation can be replaced by a link to the above description. The electrical switch of FIG. 3 is shown to illustrate several preferred examples of connecting circuits for capacitors C1, C2 and for the step-
Понижающая цепь 51 содержит третий конденсатор С3, резистор R1 и стабилитрон Z1. Соединительные цепи первого и второго конденсаторов С1, С2 содержат, соответственно, первый и второй диоды D1, D2. Конденсаторы С1, С2 подключены к выходам соответствующих выпрямителей 4а, 4b. Диоды D1, D2 соединены в противоположных направлениях, а катодная клемма соединена с клеммой напряжения конденсатора С1, С2. Анодные клеммы диодов D1, D2 соединены друг с другом и катодной клеммой стабилитрона Z1, которая, в свою очередь, соединена последовательно через резистор и третий конденсатор С3 с нагрузкой L и выключателем 11. Анодная клемма стабилитрона Z1 соединена с источником переменного напряжения, то есть с опережением по фазе. Клемма напряжения первого конденсатора 1 соединена с управляющим блоком 2, в частности, с собственно управляющим блоком 2а, для обеспечения его питания. Клемма напряжения второго конденсатора С2 также соединена с управляющим блоком 2, в частности с блоком 2b питания.The step-
Когда релейный выключатель 11 электрического выключателя 1 находится в выключенном положении, питание управляющего блока 2 обеспечивается нагрузкой L и конденсатором С3 понижающей цепи 51, резистором R1 и стабилитроном Z1. При этом конденсаторы С1 и С2 заряжаются до напряжения, ограниченного стабилитроном Z1 (за вычетом порогового напряжения диодов D1 и D2).When the
Когда от управляющего блока электрического выключателя 1 подается управляющая команда на перевод релейного выключателя 11 во включенное положение, управляющий блок 2 вначале посылает управляющий импульс (длительностью около 40 мс) на полупроводниковый выключатель 12, а несколько позже (примерно через 10 мс) - на релейный выключатель 11. При этом ток нагрузки начинает проходить через выключатели 11, 12.When a control command is sent from the control unit of the
Когда от управляющего блока электрического выключателя 1 подается управляющая команда на перевод релейного выключателя 11 в выключенное положение, управляющий блок 2 вначале посылает управляющий импульс (длительностью около 40 мс) на полупроводниковый выключатель 12, и несколько позже (примерно через 10 мс) релейный выключатель 11 устанавливается в выключенное положение. При этом прохождение тока нагрузки прерывается, и на электрическом выключателе 1 снова имеет место напряжение сети. Зарядка конденсатора С3 начинается через конденсатор С3 и резистор R1 понижающей цепи 51, пока стабилитрон Z1 не ограничит повышение напряжения. Напряжение на конденсаторе С1 растет до того же напряжения сети.When a control command is sent from the control unit of the
Число витков в первичной обмотке трансформатора 3 составляет порядка 10 витков или даже меньше. Минимальное число витков в первой и второй вторичных обмотках W2a, W2b составляет порядка 200 витков, предпочтительно в пределах от 200 до 400 витков.The number of turns in the primary winding of the
На фиг.4А показана диаграмма измеренных осциллографом импульсов вторичного напряжения трансформатора 3 электрического выключателя по фиг.3 при использовании нагрузки L в виде лампы накаливания мощностью 25 Вт. Первое вторичное напряжение U1 измерено на первой вторичной обмотке W2a. Второе вторичное напряжение U2 измерено на обеих вторичных обмотках W2a, W2b.On figa shows a diagram of the measured by the oscilloscope pulses of the secondary voltage of the
Согласно измерениям максимальные величины напряжения пика насыщения вторичных напряжений U1, U2 составляют соответственно 9 В и 14 В.According to the measurements, the maximum values of the saturation peak voltage of the secondary voltages U1, U2 are 9 V and 14 V, respectively.
На фиг.4В показана диаграмма соответствующих вторичных напряжений U1, U2 при нагрузке в виде лампы накаливания мощностью 100 Вт. При более высоком токе нагрузки длительность пика КР насыщения вторичных напряжений U1, U2 сокращается, но уровень напряжения соответственно повышается. Теперь согласно измерениям максимальные величины напряжения пика КР насыщения вторичных напряжений U1, U2 составляют соответственно 18 В и 30 В.On figv shows a diagram of the corresponding secondary voltages U1, U2 under load in the form of an incandescent lamp with a power of 100 watts. At a higher load current, the duration of the peak of the Raman saturation of the secondary voltages U1, U2 is reduced, but the voltage level increases accordingly. Now, according to measurements, the maximum values of the voltage of the peak of the Raman saturation of the secondary voltages U1, U2 are 18 V and 30 V.
В наиболее предпочтительном примере осуществления электрический выключатель 1 и система его питания предназначены для установки в стенной коробке, в особенности в коробке, которая установлена в гнезде стены и имеет ограниченное пространство для размещения элементов электрического выключателя. Трансформатор 3 электрического выключателя 1 намотан на тороидальном кольце с наружным диаметром 20 мм. Кольцевой сердечник изготовлен из материала NANOPERM™ (изготовитель - MAGNETEC GmbH). Ниже приведены числа витков обмоток трансформатора 3 и диаметр проволоки.In a most preferred embodiment, the
W1: 6 витков, изолированная проволока 0,75 мм2 W1: 6 turns, insulated wire 0.75 mm 2
W2a: 300 витков, медная проволока диаметром 0,18 ммW2a: 300 turns, 0.18 mm diameter copper wire
W2b: 200 витков, медная проволока диаметром 0,18 мм.W2b: 200 turns, 0.18 mm diameter copper wire.
Проведенные испытания показали, что электрический выключатель работает без дефектов при требуемом токе нагрузки 100 мА - 10 А.The tests showed that the electric switch works without defects at the required load current of 100 mA - 10 A.
Для специалиста в данной области понятно, что при осуществлении изобретения возможны различные изменения и модификации, не выходящие за пределы объема охраны, который определен в формуле изобретения.For a person skilled in the art it is clear that during the implementation of the invention, various changes and modifications are possible without going beyond the scope of protection defined in the claims.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20021692 | 2002-09-23 | ||
FI20021692A FI113502B (en) | 2002-09-23 | 2002-09-23 | Power supply of an electric switch |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005111544A RU2005111544A (en) | 2006-02-27 |
RU2316074C2 true RU2316074C2 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=8564628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005111544/09A RU2316074C2 (en) | 2002-09-23 | 2003-09-23 | Electric switch power supply |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1547110A1 (en) |
CN (1) | CN100372039C (en) |
AU (1) | AU2003262614B2 (en) |
FI (1) | FI113502B (en) |
NO (1) | NO328490B1 (en) |
PL (1) | PL206414B1 (en) |
RU (1) | RU2316074C2 (en) |
WO (1) | WO2004027807A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE441247T1 (en) * | 2004-05-19 | 2009-09-15 | Clipsal Asia Holdings Ltd | POWER SWITCHING DEVICE |
WO2009121666A2 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Compact switchgear for an electrical consumer |
TWI651916B (en) * | 2015-09-25 | 2019-02-21 | 新加坡商雲網科技新加坡有限公司 | Switch control device and method |
US10615598B2 (en) * | 2017-03-30 | 2020-04-07 | Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. | AC switch with DC voltage generation |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2183646A (en) | 1939-12-19 | Belaying apparatus | ||
US4713598A (en) * | 1986-10-29 | 1987-12-15 | Rca Corporation | Power supply associated with AC line relay switch |
US5777837A (en) * | 1995-02-02 | 1998-07-07 | Hubbell Incorporated | Three wire air gap off power supply circuit for operating switch and regulating current when switch or load is open |
CA2168707C (en) * | 1995-02-02 | 2005-08-30 | David Philip Eckel | Two wire air gap off power supply circuit |
DE19536782C2 (en) * | 1995-09-21 | 1998-07-23 | Aeg Schorch Transformatoren Gm | Circuit arrangement for a current measuring relay |
-
2002
- 2002-09-23 FI FI20021692A patent/FI113502B/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-09-23 CN CNB038226006A patent/CN100372039C/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-09-23 RU RU2005111544/09A patent/RU2316074C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-09-23 AU AU2003262614A patent/AU2003262614B2/en not_active Ceased
- 2003-09-23 WO PCT/FI2003/000692 patent/WO2004027807A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-09-23 EP EP03797334A patent/EP1547110A1/en not_active Withdrawn
- 2003-09-23 PL PL375739A patent/PL206414B1/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-04-25 NO NO20052005A patent/NO328490B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO328490B1 (en) | 2010-03-01 |
EP1547110A1 (en) | 2005-06-29 |
CN1685458A (en) | 2005-10-19 |
AU2003262614B2 (en) | 2007-12-20 |
RU2005111544A (en) | 2006-02-27 |
NO20052005L (en) | 2005-04-25 |
AU2003262614A1 (en) | 2004-04-08 |
WO2004027807A1 (en) | 2004-04-01 |
PL375739A1 (en) | 2005-12-12 |
PL206414B1 (en) | 2010-08-31 |
FI113502B (en) | 2004-04-30 |
CN100372039C (en) | 2008-02-27 |
FI20021692A0 (en) | 2002-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2521211C (en) | Switching power supply with capacitor input for a wide range of ac input voltages | |
US5808454A (en) | Alternating current power control device | |
US7280331B2 (en) | Power reconnect and voltage control | |
JP4931754B2 (en) | Earth leakage breaker | |
CA2202238C (en) | Alternating current power control device | |
JP4267826B2 (en) | Voltage switching device | |
CA2168707C (en) | Two wire air gap off power supply circuit | |
RU2316074C2 (en) | Electric switch power supply | |
EP1751863A1 (en) | Power switching apparatus | |
US9124087B2 (en) | Arc suppression circuit | |
JP3962340B2 (en) | Earth leakage breaker | |
WO2003044611A3 (en) | Method and device for regulation of electrical voltage | |
RU2158954C1 (en) | Alternating current voltage stabilizer | |
CN1228883A (en) | Power supply device | |
KR20120091571A (en) | Circuit for dc appliance | |
JP2010177067A (en) | Earth leakage breaker | |
KR19980033147A (en) | Step-down ratio control device of single winding transformer | |
CN213151924U (en) | Redundant switching power supply | |
RU182064U1 (en) | A device for balancing voltage in a three-wire high-voltage network | |
RU2025911C1 (en) | Outdoor lighting system | |
RU2191395C2 (en) | Gear to burn through point of damage in insulation of electric cable | |
RU1785061C (en) | Section of external electric lighting circuit with damage regime warning | |
SU1363377A1 (en) | Apparatus for controlling street illumination cascade | |
PL213666B1 (en) | Voltage converter | |
WO1997010687A1 (en) | Ballasting system for fluorescent lamps having improved energy transfer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140924 |